“Planet adalah tempat lahir pikiran, tetapi seseorang tidak dapat hidup dalam buaian selamanya,” tulis Konstantin Tsiolkovsky pada awal abad ke-20. Saat ini para ilmuwan semakin berbicara tentang fakta bahwa cepat atau lambat orang harus meninggalkan Bumi dan mencari rumah baru.
Jangan tidur
Dalam buku dan film fiksi ilmiah, awak kapal antarbintang biasanya tenggelam dalam animasi yang ditangguhkan selama penerbangan. Nyaman: jalan yang panjang bagi mereka berlalu begitu saja. Namun, jika Anda mengukur situasi ini menjadi kenyataan, ketidakkonsistenan segera muncul. Apa yang akan terjadi pada pesawat ruang angkasa selama bertahun-tahun penerbangan? Apakah dapat memperbaiki sendiri dan memulihkan jika perlu, apakah sistem keamanan dapat memperhitungkan semua faktor risiko dan melewati rintangan? Bagaimana jika teknologi yang memastikan anabiosis astronot gagal, seperti dalam film "Penumpang" baru-baru ini, yang karakternya muncul 90 tahun lebih cepat dari jadwal? Berapa banyak data ilmiah tak ternilai yang tidak akan pernah diterima umat manusia jika kita meninggalkan eksperimen penerbangan demi tidur?
Mungkin pertanyaan semacam itu membuat orang berpikir tentang bagaimana mengatasi ruang tanpa batas tanpa tertidur. Anda dapat menerapkan "metode rotasi": misalnya, setiap tahun beberapa astronot bangun dan mengendalikan keadaan pesawat ruang angkasa. Setahun kemudian, mereka diganti dengan yang berikut ini. Tetapi bagaimana jika pada saat ekspedisi dikirim, umat manusia belum menemukan cara untuk menyelam dengan aman ke dalam animasi tidur yang tertunda? Toh, sejauh ini eksperimen tersebut hanya pada tahap awal.
Sebuah gambar dari film Pandorum.
Hasil dari diskusi tersebut adalah proyek "kapal generasi". Ini adalah kapal untuk perjalanan antarbintang dengan kecepatan yang jauh lebih rendah dari kecepatan cahaya. Kapal seperti itu harus terbang selama ribuan tahun. Selama waktu ini, penjajah pertama akan menjadi tua dan mati, keturunan mereka akan menggantikan mereka. Skenario ini akan berulang berkali-kali sebelum ekspedisi tiba di tujuannya.
Salah satu desain kapal generasi paling terkenal didasarkan pada Orion. Ini "meledak" (kapal pulsa nuklir) dikembangkan di Amerika Serikat pada pertengahan abad kedua puluh. Dia seharusnya bergerak karena serangkaian muatan nuklir, diaktifkan pada jarak dekat di belakang kapal. Bagian dari produk ledakan mengenai "ekor" pesawat ruang angkasa, di mana pelat reflektor besar menyerap energi dan, dengan menggunakan sistem peredam kejut, mentransfernya ke pesawat ruang angkasa. Skala proyek Kapal Luar Angkasa Orion Terbatas Energi luar biasa: diameter kapal itu 20 kilometer. Menurut perhitungan para pengembang, kapal ini bisa mencapai sistem bintang terdekat Alpha Centauri dalam 1330 tahun. Dimensi kapal cukup untuk menampung kapal nyata dari generasi ke generasi - pada kenyataannya, kota luar angkasa kecil. Namun, NASA mempertaruhkan proyek yang lebih murah, dan Orion tetap menjadi teori.
Video promosi:
Namun, jika situasinya berbeda, dapatkah kita mengirim penjajah pertama ke luar angkasa hari ini? Sayangnya tidak ada. Konsep pesawat ruang angkasa generasi memecahkan banyak masalah teoretis perjalanan ruang angkasa yang panjang - dan menciptakan sejumlah masalah baru. Kami akan mencari tahu kesulitan apa yang dapat dihadapi kapal generasi dan apa yang perlu Anda pertimbangkan saat pergi ke bintang yang jauh.
Kapal Luar Angkasa Orion Terbatas Energi.
Kemana kita terbang?
Pendukung kolonisasi ruang angkasa dibagi menjadi dua kelompok: seseorang membuat proyek untuk membentuk Mars, dan seseorang yakin bahwa penemuan Bumi baru hanya dapat ditemukan di bintang lain. Peneliti planet ekstrasurya mengkonfirmasi bahwa ada kemungkinan untuk menemukan badan antariksa yang cocok untuk kehidupan di luar tata surya, meskipun ini tidak mudah.
Untuk pemukiman kembali yang berhasil, penting bahwa planet yang ditemukan menyerupai Bumi dalam banyak hal. Kita membutuhkan suhu yang dapat diterima untuk kehidupan duniawi dan air dalam keadaan cair. Bintang tempat planet berputar harus berperilaku "setenang" mungkin - suar yang sering dan intens menyebabkan lonjakan suhu yang tajam. Aliran partikel bermuatan dari bintang dapat merusak atmosfer planet, dan seiring waktu "meledakkan" hampir seluruh selubung gas. Mungkin di tata surya hal ini terjadi dengan Merkurius.
Area ruang di sekitar bintang, tempat planet dapat memiliki air cair, disebut zona layak huni. Ini adalah semacam zona "tengah" dari sistem planet. Planet-planet di dalamnya tidak terlalu jauh dari bintang, mereka menerima energi yang cukup agar air tidak membeku. Tetapi pada saat yang sama, mereka tidak boleh terlalu dekat dengan bintang - air bisa menguap. Dalam literatur berbahasa Inggris, situs ini disebut "Zona Goldilocks" untuk menghormati kisah seorang gadis yang jatuh ke dalam rumah dengan tiga beruang. Saat hewan tidak ada di rumah, dia memutuskan untuk tidur sebentar dan berbaring di tiga tempat tidur secara bergantian: satu terlalu keras, yang lain terlalu empuk, dan yang ketiga pas.
Tampaknya kita juga dapat dengan mudah “memilah-milah” semua planet dalam sistem tertentu dan memilih yang sesuai. Sayangnya, tidak semua planet di zona layak huni cocok untuk kita: air cair mungkin ada di sana, tetapi semua kondisi lain di permukaan planet semacam itu mungkin tak tertahankan bagi penduduk bumi.
Pada musim panas 2016, astrofisikawan di European Southern Observatory mengumumkan penemuan exoplanet terdekat dengan Bumi. Ia mengorbit Proxima Centauri, bintang terdekat ke Tata Surya, dan sekarang disebut Proxima Centauri b. Menurut para ilmuwan, ia terletak di zona layak huni bintangnya dan mungkin memiliki air cair. Tak satu pun dari model iklim yang diketahui bertentangan dengan ini. Tetapi masih terlalu dini untuk menyebut Proxima Centauri b sebagai rumah baru kami. Jauh lebih dekat ke bintangnya daripada Bumi ke Matahari, dan efek yang disebabkan oleh kedekatan ini tidak dapat diprediksi.
Exoplanet yang berpotensi dihuni. Planet TRAPPIST-1 belum terdaftar.
Penemuan baru dari awal 2017 - tujuh exoplanet dekat TRAPPIST-1 kerdil merah dingin di konstelasi Aquarius. Semua planet memiliki ukuran yang mirip dengan Bumi. Secara hipotesis, mungkin ada air cair di ketujuh planet, tetapi kemungkinan besar ditemukan di planet TRAPPIST-1e, f, dan g. Ahli astrofisika berspekulasi bahwa teleskop baru - seperti Teleskop Sangat Besar Eropa, yang mulai dibangun di Chili pada tahun 2014 - akan dapat menunjukkan dengan pasti apakah planet-planet ini memiliki air.
Hal utama adalah bahwa bahkan planet ekstrasurya yang paling dekat dengan Bumi masih berada dalam jarak yang sangat jauh dari kita. Jaraknya 4,24 tahun cahaya - untuk menempuh jalur ini, pesawat ruang angkasa yang ada, bahkan tanpa memperhitungkan waktu untuk percepatan dan perlambatan, akan memakan waktu puluhan ribu tahun. Sebagai perbandingan, planet di sekitar TRAPPIST-1 berjarak sekitar 40 tahun cahaya. Teknologi semakin maju, namun jarak di luar angkasa masih tampak tak berujung. Ini membuat kita berpikir berulang kali tentang proyek-proyek seperti kapal generasi.
Seperti inilah permukaan planet TRAPPIST-1f (ilustrasi NASA).
Mesin masa depan
Tapi mungkinkah masih ada cara untuk menempuh jarak ini lebih cepat? Kemampuan pesawat ruang angkasa yang ada jelas tidak cukup, tetapi perkembangan baru sedang berlangsung. Salah satu proyek paling mengesankan adalah layar surya (fotonik). Ini menggunakan tekanan cahaya pada permukaan cermin. Di tata surya, layar bisa digerakkan oleh sinar matahari, dan teknologi ini sudah ada. Pada tahun 2010, pesawat luar angkasa IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun) pergi ke luar angkasa. Dilengkapi dengan layar persegi dengan panjang sisi 14 meter, terdiri dari empat kelopak. Panel surya terpasang padanya. Tugas IKAROS adalah berhasil membuka layar matahari dan bergerak dengan bantuannya, dan perangkat Jepang mengatasinya sepenuhnya. Namun, tekanan sinar matahari relatif kecil,oleh karena itu, untuk melampaui sistem kami, kami harus menggunakan sumber lain. Ada proyek untuk melakukan overclocking perangkat semacam itu menggunakan laser. Layar tenaga surya memiliki keuntungan yang tak terbantahkan: tidak membutuhkan bahan bakar dan bisa relatif ringan dengan sendirinya. Namun, manusia tidak memiliki sumber daya yang cukup untuk meluncurkan kapal layar antarbintang. Sistem laser presisi tinggi yang sangat kuat atau solusi baru yang fundamental untuk masalah ini akan dibutuhkan. Sistem laser presisi tinggi yang sangat kuat atau solusi baru yang fundamental untuk masalah ini akan dibutuhkan. Sistem laser presisi tinggi yang sangat kuat atau solusi baru yang fundamental untuk masalah ini akan dibutuhkan.
Mesin lain yang menjanjikan yang sudah ada adalah mesin ionik. Cairan kerjanya adalah gas inert terionisasi (argon, xenon) atau merkuri. Zat terionisasi dipercepat dalam medan elektrostatis hingga kecepatan yang sangat tinggi. Sistem untuk mengekstraksi ion positif "menarik" mereka keluar dari substansi dan melemparkannya ke luar angkasa, memberikan pergerakan. Mesin ion digunakan di Hayabusa (pada 2010, mengirimkan sampel tanah dari asteroid Itokawa ke Bumi) dan Dawn (diluncurkan pada 2007 untuk mempelajari Vesta dan Ceres).
Mesin seperti itu mencapai impuls spesifik yang tinggi dan konsumsi bahan bakar yang rendah. Kerugian dari mesin ion modern adalah daya dorong yang sangat rendah, sehingga kapal semacam itu tidak akan dapat diluncurkan dari Bumi, ia harus dibangun di luar planet.
Peralatan fajar (komputer grafis).
Konsep menarik lainnya adalah mesin ramjet antarbintang Bassard. Sebuah kapal yang dilengkapi dengan mesin seperti itu menangkap material dari medium antarbintang (termasuk hidrogen) menggunakan "corong" medan elektromagnetik yang kuat. Diameter corong harus ribuan, atau bahkan puluhan ribu kilometer. Hidrogen yang terkumpul digunakan dalam mesin roket termonuklir kapal. Ini memastikan otonomi bahan bakar kapal.
Sayangnya, mesin ini juga memiliki banyak keterbatasan teknis. Kecepatannya tidak terlalu tinggi, karena ketika menangkap setiap atom hidrogen, kapal kehilangan momentum tertentu, dan ini dapat dikompensasikan dengan gaya dorong hanya pada kecepatan yang relatif rendah. Untuk mengatasi keterbatasan ini, perlu dicari cara untuk memanfaatkan atom yang terperangkap semaksimal mungkin.
Seperti inilah kapal yang ditenagai oleh mesin Bassard (ilustrasi oleh Joe Bergeron).
Masyarakat ikut serta
Berapa banyak orang yang dapat melakukan ekspedisi antarbintang? Penilaian para ahli berbeda secara signifikan. Padahal, kebanyakan dari mereka optimistis dengan durasi penerbangan ratusan, bukan ribuan tahun. Pada tahun 2002, antropolog John Moore dari University of Florida menyarankan bahwa populasi sekitar 160 di desa kecil akan cukup untuk menciptakan populasi yang stabil untuk penerbangan 200 tahun. Pada saat yang sama, "rekayasa sosial" yang kejam, seperti dalam distopia, tidak diperlukan, keluarga yang kita kenal akan menjadi dasar koloni luar angkasa. Masing-masing akan memiliki sekitar selusin pasangan pernikahan yang cocok. Bahkan hari ini - dengan pilihan yang tampaknya tak ada habisnya - kebanyakan orang tidak melebihi jumlah pasangan ini dalam hal hubungan jangka panjang.
Namun, dalam populasi kecil seperti itu, terdapat bahaya penurunan keragaman genetik. Ini dapat menurun baik secara bertahap maupun tidak terduga - misalnya, jika terjadi infeksi berbahaya, ekspedisi akan mengalami "efek bottleneck", yaitu populasi turun tajam dan kemudian pulih secara bertahap. Kolam gen semakin miskin, dan ini tercermin pada keturunan mereka yang selamat dari bencana. Di dunia hewan, efek ini memengaruhi keragaman genetik cheetah - diyakini bahwa pada suatu waktu hanya beberapa individu yang mampu bertahan hidup. Spesies itu di ambang kepunahan, sekarang hanya sekitar 7.000 cheetah yang hidup di alam liar di seluruh dunia. Karena perkawinan silang yang terkait erat, mereka tidak berbeda dalam ketahanan terhadap penyakit, dan di alam liar, sebagian besar anaknya tidak hidup sampai satu tahun.
Ancaman lain bagi penjajah adalah efek pendiri. Itu terjadi ketika sejumlah kecil perwakilan spesies tertentu menghuni wilayah baru. Mereka tidak melestarikan seluruh kumpulan gen dari populasi aslinya, oleh karena itu, mereka mungkin juga menghadapi masalah pengurangan keragaman genetik secara bertahap.
Antropolog Cameron Smith dari Portland State University menghitung pada 2013 bahwa puluhan ribu orang dibutuhkan untuk menghadapi ancaman ini selama 150 tahun penerbangan. Menurut dia, penduduk yang stabil membutuhkan sekitar 40.000 orang, di antaranya setidaknya 23.500 di antaranya adalah usia subur. Namun, koloni bisa lebih kecil jika memiliki bank embrio yang cukup besar.
Sebuah gambar dari film Pandorum.
Ruang di ruang bawah tanah, ruang di gurun
Tentu saja, semua pertanyaan penting ini hanya akan tetap bersifat teoritis untuk waktu yang lama. Teknologi saat ini tidak dapat mengirim seseorang ke bintang tetangga, dan ini akan melampaui kekuatan kita untuk waktu yang lama. Namun penelitian di masa depan yang mampu mendekatkan ruang angkasa, termasuk kapal generasi, telah berlangsung selama beberapa dekade.
Salah satu jenis eksperimen yang paling terkenal adalah penciptaan ekosistem tertutup. Penumpang kapal generasi akan tinggal di dalamnya selama ribuan tahun, jadi koloni harus sepenuhnya mandiri: tidak ada tempat untuk menunggu bantuan. Pengalaman ini akan berguna dalam pengembangan planet baru. Proyek untuk membuat sistem tertutup dimulai pada 1970-an, tak lama setelah pendaratan manusia di bulan.
Di Uni Soviet pada tahun 1968-1972 dibangun "BIOS-3". Ilmuwan dari Krasnoyarsk Academgorodok telah menciptakan ruang tertutup berukuran 14 × 9 × 2,5 m dan sekitar 315 m³ di ruang bawah tanah Institut Biofisika, yang terdiri dari empat kompartemen. "Kabin awak" dan peralatan hanya menempati satu di antaranya, selebihnya ada kamera-phytotron untuk menanam tanaman dan pembudidaya mikroalga. Varietas khusus digunakan: misalnya, gandum kerdil yang dibiakkan secara khusus dengan batang pendek. 10 percobaan dilakukan di BIOS-3, yang paling lama berlangsung selama 180 hari. Para peserta berhasil membuat sistem konsumsi gas dan air yang benar-benar tertutup. Mereka menyediakan makanan bagi diri mereka sendiri sebesar 80%.
Pada awal 1990-an, mungkin eksperimen paling terkenal tentang penciptaan sistem tertutup, "Biosfer-2", terjadi. Kompleks beberapa bangunan dan rumah kaca di atas lahan seluas sekitar 1,5 hektar didirikan di Arizona. Beberapa area alami dimodelkan di dalam: semak-semak tropis, sabana, hutan bakau, dan bahkan lautan. Sekitar 3000 spesies tumbuhan dan hewan hidup di "Biosfer-2". Tim proyek terdiri dari delapan orang - sama-sama laki-laki dan perempuan. Mereka mendukung pekerjaan teknologi sirkulasi air dan udara, terlibat dalam pertanian subsisten dan melakukan berbagai eksperimen.
Biosfer Kompleks-2.
Tahap pertama percobaan berlangsung selama dua tahun. Selama setahun, "penjajah" mampu membangun produksi makanan: pada bulan-bulan pertama orang terus-menerus kelaparan. Kemudian, mereka beradaptasi dengan pola makan baru, dan banyak indikator kesehatan peserta membaik sebagai hasil percobaan, misalnya, tekanan darah menurun. Masalah terbesar adalah penurunan kadar oksigen. Peserta proyek Jane Poynter mengenang: “Ketika Anda kehilangan banyak oksigen - dan level kami turun secara signifikan, itu turun dari 21% menjadi 14,2% - Anda merasa tidak enak. Anda terbangun dengan terengah-engah karena komposisi darah Anda berubah. Dalam mimpi, kamu berhenti bernapas, lalu akhirnya kamu menarik napas dan bangun. Ini sangat menjengkelkan. Dan di luar, semua orang yakin bahwa kami sedang sekarat."
Diyakini bahwa tingkat oksigen mulai turun, karena mikroorganisme "Biosfer-2" berkembang biak lebih aktif dari yang diharapkan. Hal yang sama terjadi pada serangga. Dilarang menghancurkannya dengan bantuan pestisida: ini dapat mengganggu keseimbangan biosfer buatan. Akibatnya, penyelenggara proyek harus memalsukan data: oksigen yang hilang dipompa ke dalam sistem. Ketika ini diketahui, kritik jatuh pada peserta dalam percobaan. Tetapi tingkat oksigen terus turun, bahkan dengan pasokan gas dari luar, dan tepat dua tahun setelah dimulainya, fase pertama proyek dihentikan. Secara keseluruhan, eksperimen tersebut tidak berhasil. Tapi jangan meremehkan pentingnya eksperimen semacam itu. Pertama, mereka menunjukkan banyak jebakan dalam penghitungan dan membantu membuat model yang lebih realistis. Kedua, proyek ini menyerupai:Ruang kolonisasi membutuhkan lebih dari mesin yang kuat. Untuk mencapai planet lain suatu hari nanti, umat manusia akan membutuhkan berbagai macam pengetahuan dan keterampilan.
Peserta dalam percobaan BIOS-3 dengan tanaman gandum yang dipanen.
Kerusuhan di kapal?
Banyak kesulitan menanti para peserta ekspedisi milenial. Beberapa masalah terkait dengan lingkungan: misalnya, efek merusak dari radiasi ruang angkasa. Ini dapat berkontribusi pada perkembangan kanker, kerusakan pada sumsum tulang, dan gangguan pada sistem kekebalan. Karena itu, pergi ke luar angkasa, Anda perlu melindungi diri sendiri dengan baik. Sistem prediksi radiasi yang memperhitungkan banyak parameter akan dibutuhkan. Tugas utamanya adalah menentukan tingkat bahaya bagi kesehatan dan terus-menerus menjaga keseimbangan. Penjajah pasti harus mengambil risiko, dan perancang kapal harus menemukan cara untuk memasang elemen pelindung di kapal tanpa mengorbankan muatan.
Yang tidak kalah berbahaya adalah, anehnya, kesulitan moral dan etika. Orang-orang yang dengan tulus mengabdikan diri pada pekerjaannya, yang percaya akan kebutuhan untuk menaklukkan planet lain, akan pergi ke luar angkasa. Tetapi apakah keturunan mereka dapat mempertahankan iman ini dan apakah mereka mau? Bagaimana jika perwakilan dari generasi "perantara" suatu hari merasa terjebak dalam penjara luar angkasa berteknologi tinggi? Etika harus menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini, jika tidak masalah tidak dapat dihindari.
Sebuah gambar dari film Pandorum.
Konsekuensinya tidak dapat diprediksi: dari pesimisme dan sikap apatis kru hingga konflik terbuka. Di ruang terbatas kapal, kesalahpahaman ayah dan anak atau perselisihan ideologis akan menjadi bencana besar. Ini dikonfirmasi oleh sejarah "Biosfer-2" yang sama. Ketika menjadi jelas bahwa tingkat oksigen turun tak terelakkan, para peneliti dibagi menjadi dua kelompok. Beberapa ingin segera meninggalkan "Biosfer", yang lain - dengan segala cara untuk mengakhiri proyek. Dikatakan bahwa konflik telah berkobar sedemikian rupa sehingga banyak mantan partisipan dalam eksperimen tersebut masih tidak berbicara satu sama lain. Tapi mereka hanya menghabiskan dua tahun dalam sistem tertutup!
Jadi, sementara umat manusia baru saja memulai perjalanan menuju bintang-bintang. Lebih banyak penelitian akan diperlukan untuk membuat desain yang layak untuk koloni luar angkasa mandiri dan pesawat antarbintang yang andal.
Natalia Pelezneva
